WS AC für Biotechnologen 1. Semester Übungsfragen Fragen Kapitel 1

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1 WS AC für Biotechnologen 1. Semester Übungsfragen Fragen Kapitel 1 1. Erklären Sie kurz die Naturwissenschaften Physik, Biologie und Chemie. 2. Was sind wissenschaftliche Methoden? 3. Womit befasst sich die Biochemie? Die Analytische Chemie? 4. Was ist ein chemisches Element? 5. Wie verhalten sich die beiden Elemente: 35 Cl und 37 Cl 6. Wie heißt die Tabelle, in der man alle bekannten Elemente findet? 7. Wie heißt das häufigste Element in der Gesamterde? Wo findet man es hauptsächlich, wie ist sein Elementsymbol? 8. Welches Element ist in der Erdkruste das häufigste? Wie ist das Symbol? 9. Ist Silizium ein häufiges Element? Wie ist das Symbol? 10. Wie ist die Erdatmosphäre zusammengesetzt? 11. Welches sind prozentual die wichtigsten Elemente, aus denen der Mensch zusammengesetzt ist? 12. Was versteht man unter einem Spurenelement? 13. Welchen Aggregatszustand haben die meisten Elemente? 14. Nennen Sie 4 gasförmige Elemente. 15. Was ist ein Metall? 16. Die meisten Elemente sind Metalle oder Nichtmetalle? 17. Nennen Sie fünf Metalle außer die in 21. genannten. 18. Ordnen Sie die folgenden Elemente nach Alkalimetalle, Erdalkalimetalle, Chalkogene, Halogene: Kalium, Magnesium, Cäsium, Schwefel, Calzium, Sauerstoff, Brom, Lithium, Chlor, Polonium, Fluor, Barium. 19. Nennen Sie 3 Edelgase und erklären Sie, warum diese so heißen. 20. Edelmetall oder nicht: Nickel, Quecksilber, Kupfer, Gold, Silber, Eisen, Platin und Palladium. 21. Worauf bezieht sich die Einteilung Schwer- und Leichtmetalle? Nennen Sie Beispiele. 22. Warum wird Natrium unter Paraffin aufbewahrt? 23. Gibt es Elemente, die auch flüssig sind? Welches Halogen, welches Metall ist flüssig bei Normaltemperatur??

2 WS AC für Biotechnologen 1. Semester Übungsfragen Fragen zu Kapitel 2 1. Wie heißt das einfachste Element überhaupt und wie ist es aufgebaut? 2. Wo steckt die meiste Masse im Atom? 3. Was versteht man unter Kanalstrahlen, Elementarladung, Elementarteilchen, Nukleonen, Massenzahl, Ladungszahl, Massendefekt? 4. Erläutern Sie das moderne Atommodell. Welche Quantenzahlen benutzt man, um den Zustand eines Elektrons zu beschreiben? 5. Erklären Sie folgende Begriffe: Orbital, Knotenfläche, Pauli-Prinzip, Entartung, Hundsche Regel 6. Was sagen die Quantenzahlen n, l und m l über die Eigenschaften eines Orbitals aus? Welche Quantenzahl gibt das Hauptenergieniveau an? Welche Quantenzahl bestimmt die Form? 7. Welche Orbitale gibt es in der 1. Schale mit n =1? Welche in der 2. und 3. Schale? Wieviel Elektronen passen max. hinein? 8. Formulieren Sie nun ein Quantenzahlendiagramm für die Hauptquantenzahl 4! 9. Zeichnen Sie ein Schema mit zunehmender Energie von n = 1 bis n= 3 und tragen sie die entsprechenden Orbitale ein. 10. Benennen Sie die Orbitale mit n=4, l=1 und n= 6, l=0 11. Zeigen und erläutern Sie die Besetzung der Atomorbitale des N-Atoms und des C-Atoms mit Elektronen mit Grundzustand! 12. Ist die Elektronenkonfiguration des Beryllium 1s 2 2s 2 oder 1s 2 2s 1 2p 1 und warum? 13. Um welches Element handelt es sich: OZ 26, OZ 10, OZ Geben Sie die Elekronenkonfiguration der Atome folgender Elemente an: Natrium, Nickel, Kupfer, Calcium, Chrom, Blei Verwenden Sie die Kurzschreibweise, bei der die inneren Elektronen durch das jeweilige Edelgassymbol dargestellt werden. 15. Was wird mit Chlor bzw. Na eher passieren: Elektron(en) aufnehmen oder abgeben? 16. Geben Sie die Elektronenkonfiguration folgender Ionen an (Kurzschreibweise): K +, Ca 2+, Sc 3+, Cu 2+, Cl -, Co 2+, Mn Welche Ladungszahlen treten nach Ihrer Meinung bei Ionen der folgenden Elemente bevorzugt auf? Thallium, Zinn, Silber, Zirconium. Begründen Sie. 18. Sauerstoff ist sehr reaktionsfähig, warum kommt es trotzdem als Element vor? 19. Welche Systematik steckt im PSE? Formulieren Sie mit eigenen Worten. 20. Welche Orbitale werden in der 3. Schale aufgefüllt, welche in der 4. Schale? 21. Was ist ein Hauptgruppenelement, was ein Nebengruppenelement? 22. Suchen sie aus dem PSE 5 Hauptgruppen und 5 Nebengruppenelement aus. 23. Wie heißen die Elemente: As, Hg, K, Au, Sb, Pb, N, O, C, P, Mg.

3 WS AC für Biotechnologen 1. Semester Übungsfragen 24. Schreiben Sie die Elementsymbole für Eisen, Aluminium, Chrom, Kupfer, Cadmium, Platin, Paladium, Rhodium und Wismut (=Bismut) 25. In welcher Hauptgruppe steht Aluminium, in welcher Iod? 26. Rechnen Sie 2 Å in pm um. 27. Machen Sie einen Vergleich. Der Kerndurchmesser eines Atoms sei 1 mm. Wie ist der Gesamtdurchmesser des Atoms etwa? 28. Was versteht man unter dem Welle-Teilchen-Dualismus? 29. Und was ist die Heisenbergsche Unschärferelation? 30. Chlor kommt in der Natur zu etwa 75,53 % als 35 Cl (34,969 u) und der Rest als 37 Cl (36,949 u) vor. Berechnen Sie die mittlere Atommasse in u.

4 WS2014 AC für Biorechnologen 1. Semester Übungsfragen Fragen zu Kapitel 3 1. Welche Eigenschaften hat die Materie? 2. Welches sind die Aggregatszustände? 3. Nennen und beschreiben Sie die allotropen Formen des Kohlenstoffs. 4. Was versteht man unter Polymorphie? 5. Welches Edelgas kommt zu fast 1% in der Luft vor? 6. Schreiben Sie Formeln für Stickstoff, Sauerstoff und Kohlendioxid. Welche der drei sind/ist eine chemische Verbindung? 7. Was ist Ozon? 8. Definieren Sie kurz, was man unter 1 u versteht? 9. Was ist eine chemische Verbindung? 10. Chloroform ist eine chemische Verbindung, die aus 1 Atom Kohlenstoff, 1 Atom Wasserstoff und 3 Atomen Chlor besteht. Zeichnen Sie Summenformel und berechnen Sie die molare Masse. 11. Wie nennt man die Verbindung aus 2 Atomen Eisen und 3 Atomen Sauerstoff? Zeichnen Sie auch hier die Summenformel und bestimmen Sie die molare Masse. In welcher Oxidationsstufe liegt Eisen vor? 12. Formulieren Sie eine allgemeine Reaktionsgleichung und diskutieren Sie die chemischen Gesetzmäßigkeiten. 13. Definieren Sie die Begriffe homogenes und heterogenes Gemisch und finden Sie weitere Beispiele. 14. Was sind Legierungen. Nennen Sie bekannte Kupferlegierungen. Beispiele für Fe-Legierungen? 15. Erklären Sie weiterhin: Emulsion (W/O bzw. O/W), Suspension, Aerosol und Schaum. 16. Die Bindungslänge im Chlormolekül zwischen den beiden Atomkernen ist 1,98 Å. Wie viel pm sind das? 17. Was sind Erze? 18. Was ist ein Fließgleichgewicht? 19. Erklären Sie was man unter einer Verbrennung versteht. Was ist kennzeichnend? 20. Was ist der Unterschied zwischen Wärme und Temperatur? 21. Wie ist die spezifische Wärme definiert? Wie ist die Einheit? 22. Was ist Kelvin? Drücken Sie die Raumtemperatur von 20 C in K aus. 23. Was ist der absolute Nullpunkt. Wie groß ist dieser in C? 24. Stellen Sie die Reaktionsgleichung auf für die Verbrennung von reinem Kohlenstoff. 25. Erklären Sie die Gesetze der Erhaltung der Massen, der konstanten Proportionen und der multiplen Proportionen. 26. Was ist die Avogadro-Konstante. Wie groß ist ihr Wert? 27. Was ist ein Mol? 28. Geben Sie die relativen Atommassen an: Fluor, Chlor, Bismut, Arsen, Kohlenstoff. 29. Geben Sie die molaren Massen an: Wasserstoff, Sauerstoff, Kohlenstoff, Eisen, Brom, Natrium. 30. Berechnen Sie die molaren Massen von : Kohlenstoffdioxid, Wasser, Methan, Chlorwasserstoff.

5 WS2014 AC für Biorechnologen 1. Semester Übungsfragen Zu Reaktionswärme und Enthalpie (also erst nach Kapitel 4!!) 1. Erläutern Sie die folgenden Begriffe: Innere Energie, Enthalpie und Entropie. 2. Welcher der obigen Zustandsfunktionen ist für die spontane Vermischung zweier Gase mit verantwortlich? Wie groß ist ihr Wert am absoluten Nullpunkt? 3. Was ist die Reaktionswärme? Wovon ist sie abhängig? 4. Wann ist eine Reaktion exotherm, wann endotherm? 5. Was ist Thermodynamik? Wie heißt der 1.Hauptsatz der Thermodynamik? 6. Wie ändert sich die Innere Energie eines Systems, wenn bei einer Reaktion Arbeit geleistet wird. 7. Warum kann man bei Reaktionen in Flüssigkeiten die Änderung der Enthalpie mit der Änderung der inneren Energie praktisch gleichsetzen? 8. Stellen Sie für die Verbrennung von Ethan C 2 H 6 die Reaktionsgleichung auf und berechnen Sie die Standardbildungsenthalpie. Werte: Standard-Bildungsenthalpie Ethan: -85 kj/mol, Wasser(gas): -241,8 kj/mol, Kohlendioxid: -393,5 kj/mol. Wie heißt das Prinzip: Satz von? 9. Ist die folgende Reaktion freiwillig möglich: Ammoniak und Sauerstoff verbrennt zu Stickstoffdioxid und Wasser? Stellen Sie die Reaktionsgleichung auf und berechnen Sie die Standardreaktionsenthalpie. NH 3 : -46 kj/mol, NO 2 : 33.8 kj/mol, Wasser siehe oben. 10. Was ist ein Katalysator? Wie heißen die biochemischen Katalysatoren. 11. Zeichen Sie ein Energiediagramm für eine exotherme Reaktion mit und ohne Katalysator. 12. Zeichnen Sie ein Energiediagramm für eine endotherme Reaktion. 13. Was versteht man unter der Knallgasreaktion? Stellen Sie die Reaktionsgleichung auf. 14. Welche Rolle spielt sie in der Biologie? 15. Wie heißt die Lehre von den Geschwindigkeiten chemischer Reaktionen? 16. Wie ist die Geschwindigkeit chemischer Reaktionen definiert? Wovon hängt die Reaktionsgeschwindigkeit ab und warum? 17. Zeichnen Sie allgemeine Geschwindigkeitsreaktionsdiagramme für die Reaktionen: 1. A + B -> X + Y und 2. A + B -> 2 C 18. Wie wirkt sich eine Temperaturerhöhung bei einer chemischen Reaktion allgemein aus? 18. Welche Bindungsenergien muss man bei der Bildung von Chlorwasserstoff HCl aus den Elementen Wasserstoff und Chlor alles betrachten? Stellen Sie die Reaktionsgleichung auf und berechnen Sie die Reaktionsenthalpie für 1 mol HCl aus den Dissoziationsenergien: H 2 : kj/mol, Cl 2 : +243kJ/mol und HCl: kj/mol. 19. Was versteht man unter: Verdampfungsenthalpie, was ist das Gegenteil? 20. Fassen Sie zusammen, was bei einer chemischen Reaktion alles so zu beachten ist. 21. Sie lassen 10 g Kohlenstoff in Gegenwart von 50g Sauerstoff (O 2 ) reagieren. Wieviel Kohenstoffdioxid entsteht? Was entsteht, wenn Sie nur 10 g Sauerstoff einsetzen? Bitte die Reaktionsgleichungen. 22. Was sind die Standardbedingungen? Warum braucht man diese?

6 WS 2014 Ac für Biotechnologen 1. Semester Übungsfragen zu Kapitel 4: Die chemische Bindung 1. Welche Elektronen nehmen nur an chemischen Reaktionen teil? 2. Welche Möglichkeiten einer chemischen Bindung gibt es allgemein? 3. Was ist eine wichtige Triebkraft für die Bildung chemischer Bindungen? 4. Welche Elemente versuchen die Neonschale in ihren Verbindungen zu erhalten, welche die Argonschale? 5. Schreiben Sie die Elektronenkonfiguration für N 3- (Nitrid). 6. Wie ändern sich allgemein die Atomradien, bei der Bildung von Kationen und bei der Bildung von Anionen. 7. Schildern Sie die Bindungsverhältnisse im Natriumfluorid und geben Sie jeweils die Elektronenkonfigurationen an. Ist es eine stabile Verbindung? Berechnen Sie auch die Elektronegativitätsdifferenz. 8. Sie sollen 75 g einer 5 %igen Kochsalzlösung herstellen. Wie machen Sie das? 9. Wodurch kommt die Bindung in einem Salz zustande? 10. Was ist ein Kristallgitter? Nennen und beschreiben Sie zwei. Was ist die Koordinationszahl? 11. Schreiben Sie die Formeln für: Magnesiumoxid, Kaliumiodid, Bariumchlorid und Natriumoxid. Wie liegen die einzelnen Atome in diesen Verbindungen vor und welche Edelgasschalen haben Sie dadurch erreicht? 12. Welche Oxidationsstufen können die folgenden Elemente als ionische Verbindungen haben: Aluminum, Eisen, Zink, Nickel, Blei, Cadmium, Schwefel und Sauerstoff. 13. Ist die Oxidationsstufe gleichbedeutend mit der Ladung der Ionen? 14. Was ist die Ionisierungsenergie? Bei welchen Elementen ist sie besonders niedrig, bei welchen besonders hoch? 15. Wie heißt die Energie des umgekehrten Vorgangs? 16. Was ist ein ev? 17. Bei der Bildung von Natriumchlorid spielen welche Energien eine Rolle? 18. Woraus setzt sich die Gitterenergie in einem Kristall zusammen? Kann man die Gitterenergie direkt messen? Wie ist die Gitterenergie definiert? 19. Welche Verbindung haben eine sehr hohe Gitterenergie? Ist die Verbindung stabil? 20. Was versteht man unter einer kovalenten Bindung? Welche Bezeichnungen gibt es noch dafür? 21. Charakterisieren die Unterschiede zwischen einer salzartigen Verbindung und einer kovalenten Verbindung. 22. Organische Verbindungen: Sie die eher salzartig oder kovalent? 23. Erklären Sie die Bindungsverhältnisse in den Molekülen Methan, Ammoniak, Kohlendioxid und Wasser nach der Valencebond-Theorie. 24. Was ist ein Molekül? Wie heißt das einfachste Molekül. 25. Was versteht man unter einem Radikal? Nennen Sie zwei Radikale und charakterisieren Sie allgemein die Eigenschaften von Radikalen. 26. Schreiben Sie Formeln für die Wasserstoffverbindungen der 2. Periode und charakterisieren Sie diese kurz (welche sind salzartig, welche kovalent, welche polarisiert?) 27. Zeichnen Sie das MO-Schema für das Stickstoffmolekül und berechen Sie die Bindungsordnung. 28. Wie kann man erklären, dass das Sauerstoffmolekül ein Diradikal ist?

7 WS 2014 Ac für Biotechnologen 1. Semester Übungsfragen Zu Kapitel 5 Intermolekulare WW 1. Rekapitulieren Sie die Protonendonor und akzeptor Reaktion in H-Brücken in NH 3, H 2 O, HF, in einer Peptidbindung. Welche Unterschiede gibt es? 2. Wie berechnen Sie die Schmelztemperatur eines DNA-Doppelstranges? (Nur das Prinzip). Zu Kapitel 6 Das chemische GG 1. Rekapitulieren Sie die Geschwindigkeitsgesetze 0. bis 3. Ordnung und überlegen Sie sich Beispiele!! 2. Erklären Sie das MWG, mit/ohne Gleichungen. 3. Erklären Sie das Prinzip von LeChatelier. Was passiert bei... a. Änderung der Konzentrationen b. Änderung des Drucks (bei Gasen wichtig) c. Änderung der Temperatur 4. Was sind ideale Gase? Zu Kapitel 7 Säuren und Puffer 1. Was ist Lackmuspapier? 2. Welche Möglichkeiten gibt es um einen genauen ph-wert zu messen? 3. Sie lösen jeweils Schwefeldioxid, Kohlendioxid, Phosphorpentoxid in Wasser. Was passiert? Bitte mit Reaktionsgleichungen. 4. Phosphorsäure hat 3 pks-werte. Was bedeutet das? Formulieren Sie die einzelnen Reaktionsgleichungen und ordnen Sie die entsprechenden pks- Werte den richtigen Säuren/Basenpaare zu: pks = 7,2; 12,3; 2,0. 5. Berechnen Sie den ph-wert einer 0,1 molaren Essigsäure, die bei 25 C zu 1,34% dissoziiert ist. 6. Wovon ist der ph-wert abhängig? 7. Wie ist ein Puffer aufgebaut und welche Funktion hat er? 8. Wie ist der Blutpuffer aufgebaut? Wie hoch ist der ph-wertes des Blutes? 9. Was versteht man unter Acidose, was unter Alkalose? 10. Ein Acetpuffer besteht aus einem 1:1 Gemisch aus Essigsäure und Natriumacetat. Nach Zugabe von Salzsäure beträgt die Konzentration insgesamt 0,2 mol Salzsäure ( pk s(essigsäure) = 4,74 ). Wie verändert sich der ph-wert? 11. Wie groß ist der ph-wert, wenn Sie zu reinem Wasser soviel Salzsäure geben, bis die Endkonzentration 0,2 mol/l Salzsäure ist? 12. Welche Puffersubstanzen kennen Sie, die Verwendung im biochemischen, molekularbiologischen Labor finden? 13. Wann setzten Sie welchen Puffer ein? 14. Sie möchten das Verhalten eines Enzyms bei verschiedenen ph-werten bestimmen. Wann setzen Sie welchen Puffer/welche Puffer ein?